硫氰酸汞

硫氰酸汞也稱為硫氰化汞,化學式Hg(SCN)2,是由硫氰根離子和Hg2+形成的無機化合物。其外觀為白色无臭味的粉末或针状结晶,若是純度較低,顏色會變為灰色。硫氰酸汞是市售的化學品,不過其價格較高[1]。硫氰酸汞曾被應用在爆竹中,當燃燒時硫氰酸汞會膨脹,曲折如蛇形,一般稱為法老之蛇[2]。現今還是有爆竹使用硫氰酸汞,但因為在反應時會產生有毒氣體,多半已不使用。

硫氰酸汞
英文名
别名 硫氰化汞
Mercuric thiocyanate
Mercuric sulfocyanate
识别
CAS号 592-85-8  checkY
PubChem 11615
SMILES
 
  • C(#N)[S-].C(#N)[S-].[Hg+2]
InChI
 
  • 1S/2CHNS.Hg/c2*2-1-3;/h2*3H;/q;;+2/p-2
InChIKey GBZANUMDJPCQHY-UHFFFAOYSA-L
EINECS 209-773-0
性质
化学式 Hg(SCN)2
316.755 g/mol g·mol¹
外观 白色至黃褐色单斜晶系粉末
氣味 無味
密度 3.71 g/cm³(固態)
熔点 165 °C (分解)
溶解性 0.069 g/100 mL
溶解性(其他溶劑) 可溶於稀鹽酸KCN
微溶於乙醇
危险性
欧盟危险性符号
剧毒剧毒 T+
危害环境危害环境N
警示术语 R:R26/27/28, R33, R50/53
安全术语 S:S13, S28, S36, S45, S60, S61
NFPA 704
1
3
1
 
致死量或浓度:
LD50中位剂量
46 mg/kg(老鼠,口服)
相关物质
其他阴离子 氟化汞
氯化汞
碘化汞
其他阳离子 硫氰酸鉀
硫氰酸鈉
硫氰酸銨
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

合成

最早合成硫氰酸汞的化學家可能是永斯·貝采利烏斯,在1821年合成[2] 。由於硫氰酸汞的離子特性,有許許多製備硫氰酸汞的方法。硫氰酸汞可以由含有汞離子及硫氰酸根離子的溶液反應而成,由於硫氰酸汞對水的溶解度很低,會形成沉澱,但需要注意的是,當硫氰酸根過量時會形成紅色的錯離子而溶於水中。硫氰酸汞可溶於己烷甲基異丁基酮等有機溶劑中.[3]。大部份合成的方式都會利用硫氰酸汞的沈澱,貝采利烏斯及弗里德里希·维勒是二個早期合成硫氰酸汞的化學家,分別使用以下的方程式合成硫氰酸汞:

(貝采利烏斯)
(维勒)

法老之蛇

法老之蛇

硫氰酸汞若接觸到足夠的熱源,會有快速的放熱反應,產生大量如蛇一樣捲曲的固體,此一現象稱為法老之蛇。由於此特殊現象,硫氰酸汞曾被用在爆竹中。硫氰酸汞在燃燒時會有不明顯的火焰,可能是藍色、黃色或橙色。形成的固體產物顏色可以從深灰色到淺棕色不等,其內部顏色一般會比外層要暗[2]

该反应的方程式为:

弗里德里希·維勒在1821年第一次合成硫氰酸汞時,就已經發現此一性質:「(燃燒後)的產物會像蟲一様捲曲,體積較原來增加很多,顏色類似石墨的灰色,但淺很多。」德國一度有販賣一種名為「Pharaoschlange」的爆竹,但後來因為有孩童誤食爆竹燃燒後的固體後死亡,發現燃燒後的產物有毒,後來已禁止販售[2]

後來有一種稱為黑蛇的爆竹,燃燒後的效果類似法老之蛇,但效果較弱。黑蛇的組成成份的毒性較弱,一般是由碳酸氫鈉或是由亞麻仁油的混合物所構成。

應用及化學性質

硫氰酸汞可用在化學合成中.在合成含硫氰酸根及汞離子的化合物時會用到硫氰酸汞。這類化合物包括硫氰酸汞鉀(K[Hg(SCN)3])及硫氰酸汞銫(Cs[Hg(SCN)3])。Hg(SCN)3-離子也可以獨立存在.和其他合物反應,形成上述的化合物或是其他類似的產物。用紅外光譜學拉曼光譜學固態核磁共振進行分析時可以找到這些化合物[4]

硫氰酸汞也可以用在有機合成中,和有機化合物進行雙分子親核取代反應(SN2反应),用硫氰酸根取代化合物中的鹵素。由於硫氰酸根的二端都會和有機化合物反應,所產生的產物會是二種化合物的混合物,其中一種是硫氰酸根中硫和有機化合物的碳鏈連結,另一種則是用氮元素和有機化合物的碳鏈連結[5]

當用紫外-可见分光光度法檢測水溶液中的鹵素離子時,加入硫氰酸汞可以提昇其檢測限,此方法在1952年提出,也是後來世界各實驗室檢測鹵素常用的方法。在1964年發明了自動化檢測的系統,位在美國紐約州的Technicon公司在1974年製作了商品化的鹵素分析儀。基本原理是讓待測物的鹵素離子和硫氰酸汞及鐵離子反應。鹵素離子會使硫氰酸汞分解,硫氰酸根和鐵離子產生錯離子Fe(SCN)2+,會吸收450 nm的可見光,可以依此量測Fe(SCN)2+的濃度,再推算鹵素離子的濃度[6]

1995年時發現另一個用硫氰酸汞檢測水溶液中鹵素離子濃度的方法,此方法只需將硫氰酸汞加入待測物中,不需再加入鐵離子,硫氰酸汞和鹵素離子會形成配合物,吸收254 nm的可見光,其量測的鹵素離子濃度較1952年發現,需要鐵離子的檢測方式要準確[6]

參考資料

  1. . Sigma Aldrich.
  2. Davis, T. L. . Journal of Chemical Education. 1940, 17 (6): 268–270. doi:10.1021/ed017p268.
  3. Sekine, T.; Ishii, T. (pdf). Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1970, 43 (8): 2422–2429. doi:10.1246/bcsj.43.2422.
  4. Bowmaker, G. A.; Churakov, A. V.; Harris, R. K.; Howard, J. A. K.; Apperley, D. C. . Inorganic Chemistry. 1998, 37 (8): 1734–1743. doi:10.1021/ic9700112.
  5. Kitamura, T.; Kobayashi, S.; Taniguchi, H. . Journal of Organic Chemistry. 1990, 55 (6): 1801–1805. doi:10.1021/jo00293a025.
  6. Cirello-Egamino, J.; Brindle, I. D. . Analyst. 1995, 120 (1): 183–186. doi:10.1039/AN9952000183.
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